JP2014099542A - Substrate delivery mechanism, substrate carrying device and substrate delivery method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リフトピンと搬送アームを利用する基板受渡機構、基板搬送装置及び基板受渡方法に関する。 The present invention relates to a substrate transfer mechanism, a substrate transfer device, and a substrate transfer method using lift pins and transfer arms.
基板としてのウエハに枚葉で処理を施す基板処理システムでは、該基板処理システムを構成する各モジュール、例えば、ローダーモジュール、ロードロックモジュール、トランスファモジュールやプロセスモジュールの間においてウエハを枚葉で搬送する。特に、ロードロックモジュールでは、ローダーモジュールから搬入されたウエハをリフトピンで持ち上げてトランスファモジュールから進入した搬送アームのフォークへ受け渡す。また、搬送アームはウエハをプロセスモジュールへ搬入してプロセスモジュールのステージから突出するリフトピンへ受け渡す。 In a substrate processing system that processes a wafer as a substrate in a single wafer, the wafer is transferred in a single wafer between modules constituting the substrate processing system, such as a loader module, a load lock module, a transfer module, and a process module. . In particular, in the load lock module, the wafer loaded from the loader module is lifted by lift pins and transferred to the fork of the transfer arm that has entered from the transfer module. The transfer arm carries the wafer into the process module and transfers it to lift pins protruding from the stage of the process module.
図9は、トランスファモジュール内の搬送アームの構成を概略的に示す図であり、図9(A)は搬送アームの斜視図であり、図9(B)は搬送アームのフォークの平面図であり、図9(C)は搬送アームのフォークの側面図である。なお、図9(B)においてウエハは便宜的に破線で示される。 9 is a diagram schematically showing the configuration of the transfer arm in the transfer module, FIG. 9 (A) is a perspective view of the transfer arm, and FIG. 9 (B) is a plan view of the fork of the transfer arm. FIG. 9C is a side view of the fork of the transfer arm. In FIG. 9B, the wafer is indicated by a broken line for convenience.
図9(A)において、搬送アーム90は中心軸周りに回転可能な円柱状の基部91と、該基部91の上部に配されて伸縮自在なスカラタイプのアーム部92と、該アーム部92の先端に設けられたフォーク93とを有し、旋回、伸縮することによってフォーク93が支持するウエハをロードロックモジュール及びプロセスモジュールの間で搬送する。
In FIG. 9A, a
フォーク93は、図9(B)及び図9(C)に示すように、二股状の平板部材によって構成され、上面において同一円周上に配された3つのパッド94を有する。各パッド94は弾性体、例えば、耐熱ゴムからなる突起であり、フォーク93がウエハWを支持する際、ウエハWの裏面に当接する。
As shown in FIGS. 9B and 9C, the
プロセスモジュールではウエハをステージ上の所定の位置(処理位置)に載置する必要があるため、ウエハWを搬送アーム90によって搬送する際、ウエハWのフォーク93や各ステージに対する相対位置のずれの発生を抑える必要があり、ウエハWがずれないようにパッド94はできるだけ大きな接触面積を保つようにウエハWの裏面に当接させていた。
In the process module, the wafer needs to be placed at a predetermined position (processing position) on the stage. Therefore, when the wafer W is transferred by the
ところが、近年のウエハの大口径化に伴ってウエハの熱膨張量が大きくなったため、ウエハWとフォーク93の熱膨張量差も大きくなり、ウエハWの裏面と各パッド94の当接が保てなくなるという問題があった。
However, since the amount of thermal expansion of the wafer has increased as the diameter of the wafer has increased in recent years, the difference in the amount of thermal expansion between the wafer W and the
そこで、各パッド94の先端にウエハWの裏面と当接する細突起部を設け、ウエハWが熱膨張した際、細突起部を積極的に変形させてウエハWとフォーク93の熱膨張量差を吸収し、ウエハWの裏面と各パッド94の当接を維持する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
Therefore, a thin protrusion that abuts the back surface of the wafer W is provided at the tip of each
また、パッド94をウエハWの裏面へ適切に当接させるために、複数のリフトピンによってウエハWを持ち上げた際、従来はウエハWを撓ませないように、できるだけウエハWの外周側を各リフトピンによって支持すべく、各リフトピンが配置される円周(Pitch Circle Diameter)(以下、「PCD」という。)をできるだけ大きく設定していた。これにより、ウエハWの撓みが抑制されて各パッド94は大きい面積でウエハWの裏面に当接する。
Further, when the wafer W is lifted by a plurality of lift pins so that the
しかしながら、よりウエハの大口径化が進むとウエハの自重が大きくなってウエハWの裏面が各パッド94へ密着するため、ウエハWをフォーク93からプロセスモジュールのリフトピンへ受け渡す際、ウエハWが各パッド94へ固着してリフトピンで軽くウエハWを持ち上げただけではウエハWがフォーク93から離間しないことがある。
However, as the wafer diameter increases, the weight of the wafer increases and the back surface of the wafer W comes into close contact with each
この場合、ウエハWをリフトピンで強く持ち上げる必要があるが、ウエハWがパッドから離間しない間にリフトピンで持ち上げられたウエハWは大きく反るため、ウエハWが各パッド94から離間した際、ウエハWが反りに起因するバネ力で跳ねて各パッド94に対して位置がずれるという問題がある。
In this case, it is necessary to lift the wafer W strongly with the lift pins, but the wafer W lifted with the lift pins while the wafer W is not separated from the pad is greatly warped. Therefore, when the wafer W is separated from each
本発明の目的は、基板の受け渡しの際に基板がずれるのを防止することができる基板受渡機構、基板搬送装置及び基板受渡方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate delivery mechanism, a substrate transport apparatus, and a substrate delivery method that can prevent the substrate from being displaced during delivery of the substrate.
上記目的を達成するために、請求項1記載の基板受渡機構は、搬送アームに設けられた基板支持部へ基板を受け渡すために前記基板を上方へ持ち上げる複数のリフトピンを備える基板受渡機構であって、前記複数のリフトピンは平面視において同一円周上に配置され、前記基板支持部は上方に突出し且つ前記基板の裏面へ当接する弾性体からなる複数の当接部を有し、前記複数のリフトピンのピッチ円直径は、前記複数のリフトピンが前記基板を上方へ持ち上げた際、前記基板が積極的に上に凸に変形して前記基板の裏面が水平に対して傾斜し、該傾斜した基板の裏面が前記複数の当接部に当接した際、前記複数の当接部へ水平に対して傾斜した方向に作用する力(例えば、剪断力)を発生させるように設定されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the substrate delivery mechanism according to claim 1 is a substrate delivery mechanism comprising a plurality of lift pins for lifting the substrate upward in order to deliver the substrate to a substrate support provided on a transfer arm. The plurality of lift pins are arranged on the same circumference in a plan view, and the substrate support portion has a plurality of contact portions that protrude upward and are made of an elastic body that contacts the back surface of the substrate. The pitch circle diameter of the lift pins is such that when the plurality of lift pins lift the substrate upward, the substrate positively deforms upward and the back surface of the substrate is inclined with respect to the horizontal, and the inclined substrate is inclined. When the back surface of the contact member abuts against the plurality of contact portions, a force (for example, shearing force) acting in a direction inclined with respect to the horizontal to the plurality of contact portions is set. And
請求項2記載の基板受渡機構は、請求項1記載の基板受渡機構において、前記当接部の少なくとも上端は半球状を呈することを特徴とする。 A substrate delivery mechanism according to a second aspect is the substrate delivery mechanism according to the first aspect, wherein at least an upper end of the contact portion has a hemispherical shape.
請求項3記載の基板受渡機構は、請求項1又は2記載の基板受渡機構において、前記基板は直径が450mmの円板状部材からなり、前記複数のリフトピンのピッチ円直径は180mm以下であることを特徴とする。 The substrate delivery mechanism according to claim 3 is the substrate delivery mechanism according to claim 1 or 2, wherein the substrate is made of a disk-like member having a diameter of 450 mm, and the pitch circle diameter of the plurality of lift pins is 180 mm or less. It is characterized by.
請求項4記載の基板受渡機構は、請求項3記載の基板受渡機構において、前記複数のリフトピンのピッチ円直径は120mm以下であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the substrate delivery mechanism according to the third aspect, the pitch circle diameter of the plurality of lift pins is 120 mm or less.
上記目的を達成するために、請求項5記載の基板搬送装置は、大気真空切替室、基板処理室、並びに、前記大気真空切替室及び前記基板処理室の間に介在する基板搬送室を備える基板処理システムにおいて、前記基板処理室及び前記大気真空切替室の間で基板を搬送する基板搬送装置であって、前記基板搬送室に配置され、且つ前記大気真空切替室及び前記基板処理室へ進退自在な基板支持部を有する搬送アームと、前記大気真空切替室に配置され、且つ前記基板支持部へ前記基板を受け渡すために前記基板を上方へ持ち上げる複数のリフトピンとを備え、前記複数のリフトピンは平面視において同一円周上に配置され、前記基板支持部は上方に突出し且つ前記基板の裏面へ当接する弾性体からなる複数の当接部を有し、前記複数のリフトピンのピッチ円直径は、前記複数のリフトピンが前記基板を上方へ持ち上げた際、前記基板が積極的に上に凸に変形して前記基板の裏面が水平に対して傾斜し、該傾斜した基板の裏面が前記複数の当接部に当接した際、前記複数の当接部へ水平に対して傾斜した方向に作用する力を発生させるように設定されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a substrate transfer apparatus according to claim 5 includes an atmospheric vacuum switching chamber, a substrate processing chamber, and a substrate transfer chamber interposed between the atmospheric vacuum switching chamber and the substrate processing chamber. In the processing system, a substrate transfer apparatus for transferring a substrate between the substrate processing chamber and the atmospheric vacuum switching chamber, wherein the substrate transfer device is disposed in the substrate transfer chamber, and can be moved back and forth to the atmospheric vacuum switching chamber and the substrate processing chamber. And a plurality of lift pins arranged in the atmospheric vacuum switching chamber and lifting the substrate upward to deliver the substrate to the substrate support unit, the plurality of lift pins being Arranged on the same circumference in plan view, the substrate support portion has a plurality of abutting portions that protrude upward and abut against the back surface of the substrate, and the plurality of lift pins. The pitch circle diameter of the substrate is such that when the plurality of lift pins lift the substrate upward, the substrate positively deforms upward and the back surface of the substrate is inclined with respect to the horizontal, When the back surface abuts on the plurality of abutting portions, the force is set so as to generate a force that acts on the plurality of abutting portions in a direction inclined with respect to the horizontal.
上記目的を達成するために、請求項6記載の基板受渡方法は、搬送アームに設けられた基板支持部へ複数のリフトピンで基板を受け渡す基板受渡方法であって、前記複数のリフトピンで前記基板を上方へ持ち上げる際、前記基板の中心近傍を前記複数のリフトピンで支持して前記基板を積極的に上に凸に変形させて前記基板の裏面を水平に対して傾斜させる基板上昇ステップと、前記複数のリフトピンで前記基板を支持したまま、前記複数のリフトピンで前記基板を下降させて前記基板を前記基板支持部に支持させる基板下降ステップとを有し、前記複数のリフトピンは平面視において同一円周上に配置され、前記基板支持部は上方に突出し且つ前記基板の裏面へ当接する弾性体からなる複数の当接部を有し、前記複基板下降ステップにおいて前記傾斜した基板の裏面が前記複数の当接部に当接した際、前記複数の当接部へ水平に対して傾斜した方向に作用する力を発生させるように、前記複数のリフトピンのピッチ円直径が設定されることを特徴とする。 To achieve the above object, the substrate delivery method according to claim 6 is a substrate delivery method for delivering a substrate with a plurality of lift pins to a substrate support provided on a transfer arm, wherein the substrate is delivered with the plurality of lift pins. A substrate raising step of supporting the vicinity of the center of the substrate with the plurality of lift pins and positively deforming the substrate upwardly so as to incline the back surface of the substrate with respect to the horizontal. A substrate lowering step in which the substrate is lowered by the plurality of lift pins and the substrate is supported by the substrate support portion while the substrate is supported by the plurality of lift pins, and the plurality of lift pins have the same circle in plan view. The substrate support portion has a plurality of contact portions made of an elastic body that protrudes upward and contacts the back surface of the substrate. The pitch circles of the plurality of lift pins generate a force acting in a direction inclined with respect to the horizontal to the plurality of contact portions when the back surface of the inclined substrate contacts the plurality of contact portions. The diameter is set.
請求項7記載の基板受渡方法は、請求項6記載の基板受渡方法において、前記基板は直径が450mmの円板状部材からなり、前記複数のリフトピンのピッチ円直径は180mm以下であることを特徴とする。 The substrate delivery method according to claim 7 is the substrate delivery method according to claim 6, wherein the substrate is made of a disk-shaped member having a diameter of 450 mm, and the pitch circle diameter of the plurality of lift pins is 180 mm or less. And
請求項8記載の基板受渡方法は、請求項7記載の基板受渡方法において、前記複数のリフトピンのピッチ円直径は120mm以下であることを特徴とする。 The substrate delivery method according to an eighth aspect is the substrate delivery method according to the seventh aspect, wherein a pitch circle diameter of the plurality of lift pins is 120 mm or less.
本発明によれば、複数のリフトピンによって基板が上方に持ち上げられて搬送アームに設けられた基板支持部へ受け渡されるときに、基板を積極的に上に凸に変形させて基板の裏面を水平に対して傾斜させ、該傾斜した基板の裏面が搬送アームに設けられた基板支持部の複数の当接部に当接した際、複数の当接部へ水平に対して傾斜した方向に作用する力を発生させるので、基板支持部が支持する基板を他のリフトピンへ受け渡すために基板を他のリフトピンで持ち上げる際、傾斜した方向に作用する力の反作用力が基板の垂直方向に関する保持力を減らす力として作用し、基板の複数の当接部からの離間を補助する。これにより、基板は複数の当接部から容易に離間し、他のリフトピンで持ち上げられた基板が大きく反ることがない。その結果、基板が反りに起因するバネ力によって跳ねることがなく、受け渡しの際に基板がずれるのを防止することができる。 According to the present invention, when the substrate is lifted upward by the plurality of lift pins and transferred to the substrate support portion provided on the transfer arm, the substrate is positively deformed upward and the back surface of the substrate is horizontally leveled. When the back surface of the inclined substrate comes into contact with a plurality of contact portions of the substrate support portion provided on the transfer arm, it acts on the plurality of contact portions in a direction inclined with respect to the horizontal. When the substrate is lifted by another lift pin in order to transfer the substrate supported by the substrate support unit to another lift pin, the reaction force of the force acting in the inclined direction causes the holding force in the vertical direction of the substrate to be generated. It acts as a reducing force and assists the separation of the substrate from the plurality of contact portions. Accordingly, the substrate is easily separated from the plurality of contact portions, and the substrate lifted by the other lift pins does not greatly warp. As a result, the substrate does not jump due to the spring force due to warpage, and the substrate can be prevented from being displaced during delivery.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態に係る基板搬送装置を備える基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。図1の基板処理システムは枚葉でウエハにプラズマ処理を施すように構成されている。なお、図1では、説明のために基板処理システムの内部が透けて見えるように描画されている。 FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a substrate processing system including a substrate transfer apparatus according to the present embodiment. The substrate processing system of FIG. 1 is configured to perform plasma processing on a wafer in a single wafer. In FIG. 1, for the sake of explanation, the substrate processing system is drawn so that the inside of the substrate processing system can be seen through.
図1において、基板処理システム10は、平面視略五角形状のトランスファモジュール11(基板搬送室)と、該トランスファモジュール11の周りに放射状に配置されてトランスファモジュール11に接続された6つのプロセスモジュール12(基板処理室)と、トランスファモジュール11に対向して配置されたローダーモジュール13と、トランスファモジュール11及びローダーモジュール13の間に介在する2つのロードロックモジュール14(大気真空切替室)とを備える。
In FIG. 1, a
各プロセスモジュール12は真空室からなり、内部に配置された円柱状の載置台としてのステージ15を有し、該ステージ15にウエハWが載置された後、内部を減圧して処理ガスを導入し、さらに内部に高周波電力を印加してプラズマを生成し、該プラズマによってウエハWにプラズマ処理を施す。各プロセスモジュール12とトランスファモジュール11とは開閉自在なゲートバルブ16で仕切られる。
Each
また、各プロセスモジュール12のステージ15は上面から突出自在な複数の細棒状の3つのリフトピン15aを有する。各リフトピン15aは平面視において同一円周上に配置され、ステージ15の上面から突出することによってステージ15に載置されたウエハWを支持して持ち上げるとともに、ステージ15内へ退出することによって支持するウエハWをステージ15へ載置させる。
In addition, the
トランスファモジュール11は真空室からなり、内部に配置された2つのスカラアームタイプの搬送アーム17aと、内部に配置されたガイドレール(図示しない)とからなる搬送機構17を有する。搬送機構17はガイドレールに沿って移動し、各プロセスモジュール12やロードロックモジュール14の間においてウエハWを搬送する。また、各搬送アーム17aは旋回、伸縮自在に構成され、各搬送アーム17aの先端にはウエハWを支持するフォーク17b(基板支持部)が配置される。
The
各ロードロックモジュール14は、内部を真空、大気圧に切り換え可能な内圧可変室からなり、内部に配置された円柱状のステージ18を有する。ロードロックモジュール14は、ウエハWをローダーモジュール13からトランスファモジュール11へ搬入する際、まず内部を大気圧に維持してローダーモジュール13からウエハWを受け取り、次いで、内部を真空まで減圧してトランスファモジュール11へウエハWを搬入する。また、ウエハWをトランスファモジュール11からローダーモジュール13へ搬出する際、まず内部を真空に維持してトランスファモジュール11からウエハWを受け取り、次いで、内部を大気圧まで昇圧してローダーモジュール13へウエハWを搬入する。
Each
各ロードロックモジュール14のステージ18は上面から突出自在な複数の細棒状の3つのリフトピン18aを有する。各リフトピン18aは平面視において同一円周上に配置され、ステージ18の上面から突出することによってウエハWを支持して持ち上げる。
The
ローダーモジュール13は直方体状の大気搬送室からなり、長手方向に関する一の側面には各ロードロックモジュール14が接続され、長手方向に関する他の側面には3つのフープ載置台19が設けられている。
The
ローダーモジュール13内には搬送機構20が配置され、該搬送機構20は、ガイドレール(図示しない)と、スカラアームタイプの搬送アーム20aとを有し、搬送アーム20aは、ガイドレールに沿って移動自在に構成されるとともに、旋回、伸縮自在に構成され、該搬送アーム20aの先端にはウエハWを支持するフォーク20bが配置される。ローダーモジュール13では、搬送機構20が各フープ載置台19に載置された複数のウエハWを収容する容器としてのフープ(図示しない)及び各ロードロックモジュール14の間でウエハWを搬送する。
A
基板処理システム10は、例えば、コンピュータからなる制御装置21を有し、基板処理システム10の各構成要素(例えば、トランスファモジュール11やプロセスモジュール12)の動作は制御装置21によって制御される。
The
本基板処理システム10において、トランスファモジュール11における搬送機構17の各搬送アーム17aと、ロードロックモジュール14におけるステージ18の各リフトピン18aとは基板搬送装置を構成する。
In the
なお、各搬送アーム17a、各リフトピン18a及び各リフトピン15aによる、各ロードロックモジュール14から各プロセスモジュール12への基板搬送方法については後に詳述する(図5)。
Note that a substrate transfer method from each
図2は、本実施の形態に係る基板受渡機構の構成を説明するための図であり、図2(A)は平面図であり、図2(B)は側面図である。なお、図2(A)では、説明のためにフォーク17bが透けて見えるように描画され、さらにウエハWが破線で示される。
2A and 2B are diagrams for explaining the configuration of the substrate delivery mechanism according to the present embodiment. FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view. In FIG. 2A, the
図2(A)及び図2(B)において、搬送機構17の各搬送アーム17aのフォーク17bと、ステージ18の各リフトピン18aとは基板受渡機構を構成する。
2A and 2B, the
フォーク17bは二股状の平板部材によって構成され、上面において同一円周上に配された3つのパッド17c(当接部)を有する。各パッド17cは弾性体、例えば、耐熱ゴムからなり、少なくとも上端が半球状を呈する突起であり、フォーク17bがウエハWを支持する際、ウエハWの裏面に接触する。
The
ステージ18において各リフトピン18aは、フォーク17bがロードロックモジュール14内へ進入して平面視において各パッド17cのピッチ円の中心が各リフトピン18aのピッチ円の中心と一致した場合に、フォーク17bの二股部の内側に位置するように配置される。これにより、各リフトピン18aはフォーク17bと干渉することなく上方へ突出することができ、各リフトピン18aの上端がフォーク17bの各パッド17cの上端よりも上方に位置するときには各リフトピン18aがウエハWの裏面に接触してウエハWを持ち上げる。
In the
また、各リフトピン18aの上端が各パッド17cの上端よりも下方に位置するときには各パッド17cがウエハWの裏面に当接してウエハWを支持する。すなわち、本実施の形態に係る基板受渡機構では、各リフトピン18aが図2(B)中の上下方向に関して上下動し、フォーク17bに対する相対位置を変更することにより、ウエハWの受け渡しを行う。
Further, when the upper end of each
ところで、平面視における各リフトピンの配置箇所に関し、従来は各リフトピンのPCDをできるだけ大きく設定し、各リフトピンでウエハを持ち上げた際、各リフトピンによってできるだけウエハの外側を支持してウエハの撓みをできるだけ抑え、これにより、フォーク17の各パッドをウエハの裏面へできるだけ大きな面積で当接させていた。例えば、ウエハWの直径が450mmの場合において各リフトピンのPCDは220mmに設定される。
By the way, with respect to the location of each lift pin in plan view, conventionally, when the lift pins are set as large as possible and the wafer is lifted by each lift pin, the outside of the wafer is supported by each lift pin as much as possible to suppress the deflection of the wafer as much as possible. As a result, each pad of the
図3は、従来の基板受渡方法を示す工程図であり、図3(A)、図3(B)及び図3(D)はフォーク、リフトピン及びウエハの断面図として示され、図3(C)はパッド周りの拡大断面図として示される。 FIG. 3 is a process diagram illustrating a conventional substrate delivery method. FIGS. 3A, 3B, and 3D are cross-sectional views of a fork, a lift pin, and a wafer. ) Is shown as an enlarged cross-sectional view around the pad.
まず、各リフトピン95がフォーク93よりも上方へ突出してウエハWを持ち上げる際、各リフトピン95のPCDはできるだけ大きく設定されているため、ウエハWの撓みは抑制される(図3(A))。
First, when each
次いで、各リフトピン95を下方へ移動させると、ウエハWの裏面が各パッド94へ当接してウエハWが各パッド94によって支持されるが(図3(B))、ウエハWの撓みは抑制されてウエハWの裏面の傾斜が小さいため、各パッド94はウエハWの裏面へ大きな面積で当接するとともに、主に各パッド94の上端がウエハWの裏面へ当接し、各パッド94において水平に対して下方へ傾斜した方向(以下、単に「傾斜方向」という。)に作用する力、例えば、剪断力は殆ど発生しない(図3(C))。
Next, when each
次いで、各リフトピン95がフォーク93よりも下方へ移動すると、フォーク93の各パッド94がウエハWの裏面に当接してウエハWを支持する(図3(D))。
Next, when each
しかしながら、上述したように、各パッド94がウエハWの裏面へ大きな面積で当接すると、ウエハWの各パッド94への固着が生じてウエハWを垂直方向に関して保持する力(以下、「ウエハWの垂直保持力」という。)がウエハWへ作用し、ウエハWを支持するフォーク93がプロセスモジュール内へ進入して当該ウエハWをステージの各リフトピンへ受け渡す際、各リフトピンで軽くウエハWを持ち上げただけではウエハWがフォーク93から離間しないことがある。
However, as described above, when each
本実施の形態では、これに対応して各リフトピン18aのPCDが従来の各リフトピン18aのPCD(例えば、220mm)よりも極力小さく、具体的にはウエハWの直径が450mmの場合において、例えば、120mmに設定される。
In the present embodiment, the PCD of each
図4は、本実施の形態に係る基板受渡方法を示す工程図であり、図4(A)、図4(B)及び図4(D)はフォーク、リフトピン及びウエハの断面図として示され、図4(C)はパッド周りの拡大断面図として示される。 FIG. 4 is a process diagram showing a substrate delivery method according to the present embodiment, and FIGS. 4A, 4B, and 4D are shown as cross-sectional views of a fork, a lift pin, and a wafer. FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view around the pad.
まず、各リフトピン18aがフォーク17bよりも上方へ突出してウエハWを持ち上げる際、各リフトピン18aのPCDは極力小さく設定されているため、ウエハWは大きく撓み、積極的に上に凸に変形する(図4(A))(基板上昇ステップ)。
First, when each
次いで、各リフトピン18aを下方へ移動させてウエハWを下降させると、ウエハWの裏面が各パッド17cへ当接してウエハWが各パッド17cによって支持されるが(図4(B))、ウエハWは積極的に上に凸に変形してウエハWの裏面が水平に対して傾斜しているため、各パッド17cはウエハWの裏面へ小さな面積で当接するとともに、主に各パッド17cの傾斜面がウエハWの裏面へ当接して各パッド17cの上端が傾斜方向へ変形し、各パッド17cにおいて傾斜方向に作用する力、例えば、剪断力22が発生する(図4(C))。また、上端の傾斜方向への変形によって各パッド17cの表面には皺が発生し、よりウエハWとの当接面積が減少する。
Next, when the lift pins 18a are moved downward to lower the wafer W, the back surface of the wafer W comes into contact with the
次いで、各リフトピン18aがフォーク17bよりも下方へ移動すると、フォーク17bの各パッド17cがウエハWの裏面に当接してウエハWを支持するが、各パッド17cはウエハWによって押さえられるため、各パッド17cの上端の傾斜方向への変形は維持され、ウエハWには剪断力22の反作用として傾斜方向とは反対方向(水平に対して上方へ傾斜した方向)に沿う反力23が作用する(図4(C)、図4(D))。この反力23の上方へ向かう分力は、ウエハWの垂直保持力を減らす力として作用し、後述する基板搬送方法(図5)においてウエハWがプロセスモジュール12におけるステージ15の各リフトピン15aによって持ち上げられる際、ウエハWの各パッド17cからの離間を補助する。
Next, when each
図5は、図1の基板処理システムにおいて実行される基板搬送方法の工程図である。本基板搬送方法ではウエハWがロードロックモジュール14からプロセスモジュール12へ搬送され、本基板搬送方法の途中において図4の基板受渡方法が実行される。なお、各図においてロードロックモジュール14及びプロセスモジュール12は省略される。
FIG. 5 is a process diagram of a substrate transfer method executed in the substrate processing system of FIG. In this substrate transfer method, the wafer W is transferred from the
まず、ウエハWを持ち上げた搬送アーム20aのフォーク20bがロードロックモジュール14内に進入してウエハWをステージ18と対向させる(図5(A))。
First, the
次いで、各リフトピン18aが上方へ突出してウエハWを持ち上げてフォーク20bから離間させるが、各リフトピン18aのPCDは極力小さく設定されているため、積極的に上に凸に変形する(図5(B))。
Next, each
次いで、フォーク20bがロードロックモジュール14から退出し、ロードロックモジュール14内が真空まで減圧された後、搬送アーム17aのフォーク17bがロードロックモジュール14内に進入する。このとき、フォーク17bの各パッド17cのPCDの中心と各リフトピン18aのPCDの中心は一致する(図5(C))。
Next, after the
次いで、各リフトピン18aが下方へ移動してウエハWを下降させ、ウエハWを各パッド17cによって支持させるが、上述したように、ウエハWの裏面が水平に対して傾斜しているため、ウエハWの裏面が各パッド17cに当接する際、各パッド17cにおいて傾斜方向に沿う剪断力22が発生し、ウエハWには剪断力22の反作用として傾斜方向とは反対方向に沿う反力23が作用する(図5(D)、図4(C))。
Next, each
次いで、ウエハWを支持するフォーク17bはロードロックモジュール14内から退出してトランスファモジュール11を経由してプロセスモジュール12内に進入してウエハWをステージ15と対向させる。このとき、フォーク17bの各パッド17cのPCDの中心と各リフトピン15aのPCDの中心は一致する(図5(E))。
Next, the
次いで、各リフトピン15aが上方へ突出してウエハWを持ち上げてフォーク17bから離間させるが、このとき、反力23の上方へ向かう分力がウエハWの垂直保持力を減らす力として作用し、ウエハWを上方へ押し上げてウエハWの各パッド17cからの離間を補助する(図5(F))。
Next, each
次いで、フォーク17bがプロセスモジュール12内から退出した後、各リフトピン15aが下方へ移動してウエハWを下降させ、該ウエハWをステージ15に載置させ(図5(G))、本方法を終了する。
Next, after the
図4の基板受渡方法及び図5の基板搬送方法によれば、各リフトピン18aによってウエハWが上方に持ち上げられて搬送アーム17aに設けられたフォーク17bへ受け渡されるときに、ウエハWを積極的に上に凸に変形させてウエハWの裏面を水平に対して傾斜させ、該傾斜したウエハWの裏面がフォーク17bのパッド17cに当接した際、パッド17cへ傾斜方向に沿う剪断力22を発生させるので、フォーク17bが支持するウエハWを各リフトピン15aへ受け渡すためにウエハWを各リフトピン15aで持ち上げる際、剪断力22の反作用としての反力23がウエハWのパッド17cからの離間を補助する。また、上端の傾斜方向への変形によって各パッド17cの表面には皺が発生し、よりウエハWとの当接面積が減少するため、ウエハWは各パッド17cへ固着し辛くなる。これにより、ウエハWは各パッド17cから容易に離間し、各リフトピン15aで持ち上げられたウエハWが大きく反ることがない。その結果、ウエハWが反りに起因するバネ力によって跳ねることがなく、ウエハWがずれるのを防止することができる。
According to the substrate delivery method of FIG. 4 and the substrate transfer method of FIG. 5, when the wafer W is lifted upward by the lift pins 18a and transferred to the
また、上述した基板処理システム10では、パッド17cの少なくとも上端は半球状を呈するので、傾斜したウエハWの裏面とパッド17cとの当接が容易であるとともに、ウエハWの裏面との当接面積を必要最小限に抑えることができるので、ウエハWの各パッド17cへの固着を確実に防止することができる。
Further, in the
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。 Although the present invention has been described using the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、ステージ18は3つのリフトピン18aを有するが、リフトピン18aは3本に限られず、ウエハWを安定的に支持可能であれば、4本以上であってもよい。
For example, the
また、プロセスモジュール12においてウエハWをステージ15上の所定の位置(処理位置)に載置する必要があるため、本発明は、ウエハWのロードロックモジュール14からプロセスモジュール12への搬送に適用されたが、ウエハWがプロセスモジュール12においてプラズマ処理を施された後のウエハWの搬送、例えば、プロセスモジュール12からロードロックモジュール14への搬送に適用されてもよい。
In addition, since it is necessary to place the wafer W at a predetermined position (processing position) on the
さらに、上記実施の形態では、ウエハWの裏面が水平に対して傾斜して各パッド17cへ当接する際に各パッド17cにおいて発生する傾斜方向に作用する力として剪断力22を例に挙げたが、傾斜方向に作用する力は剪断力22に限られない。
Furthermore, in the above-described embodiment, the shearing
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。 Next, examples of the present invention will be specifically described.
まず、直径が450mmのウエハWを用い、実施例1として各リフトピン18aのPCDを120mmに設定した場合のウエハWの撓み量を計測し、実施例2として各リフトピン18aのPCDを180mmに設定した場合のウエハWの撓み量を計測し、比較例1として各リフトピン18aのPCDを220mmに設定した場合のウエハWの撓み量を計測し、計測された各撓み量を図6のグラフに示した。なお、図6のグラフにおいて、横軸はウエハの中心からの距離を示し、縦軸はウエハの撓み量を示す。
First, using a wafer W having a diameter of 450 mm, the deflection amount of the wafer W was measured when the PCD of each
また、直径が450mmのウエハWを用い、実施例3〜7として各リフトピン18aのPCDをそれぞれ112mm、132mm、152mm、172mm、192mmに設定した場合のウエハWの撓み量をシミュレートし、比較例2〜4として各リフトピン18aのPCDをそれぞれ212mm、232mm、252mmに設定した場合のウエハWの撓み量をシミュレートし、シミュレートされた各最大撓み量を図7のグラフに示した。なお、図7のグラフにおいて、横軸はリフトピンのPCDを示し、縦軸は最大撓み量を示す。
Further, as a third to seventh embodiments, a wafer W having a diameter of 450 mm is used, and the deflection amount of the wafer W is simulated when the PCD of each
図6のグラフ及び図7のグラフより、各リフトピン18aのPCDを小さくするほどウエハWが上に凸に変形して大きく撓み、ウエハWの裏面を水平に対して大きく傾斜させることができるのが分かった。したがって、ウエハWを搬送アーム17aから離間させる際にウエハWがずれるのを防止する観点からは、各リフトピン18aのPCDを小さくするのが好ましく、少なくとも従来の基板受渡方法における各リフトピン18aのPCDである220mmよりも小さく、例えば、180mm以下に設定するのが好ましいことが分かった。
From the graphs of FIG. 6 and FIG. 7, the smaller the PCD of each
また、直径が450mmのウエハWを用いて図5の基板搬送方法を複数回実行した際、各リフトピン18aのPCDを120mmに設定したときのプロセスモジュール12のステージ15上の処理位置に対するウエハWのずれを実施例8として計測し、また、各リフトピン18aのPCDを220mmに設定したときのステージ15上の処理位置に対するウエハWのずれを比較例5として計測し、実施例8で計測されたウエハWのずれを図8(A)のグラフに示し、比較例5で計測されたウエハWのずれを図8(B)のグラフに示した。
5 is executed a plurality of times using a wafer W having a diameter of 450 mm, the wafer W is positioned relative to the processing position on the
実施例8ではウエハWのずれが直径0.2mmの範囲(図中において円で示す。)に収まったのに対し、比較例5ではウエハWのずれが直径0.2mmの範囲に収まらず、直径0.5mmの範囲(図中において円で示す。)に辛うじて収まり、且つずれが偏在することが分かった。また、実施例8と比較例5を比較すると、各リフトピン18aのPCDを小さくするほどウエハWのずれが小さくなることが分かった。したがって、ウエハWのずれを直径0.2mmの範囲に収めるには、各リフトピン18aのPCDを120mm以下に設定するのが好ましいことが分かった。
In Example 8, the deviation of the wafer W was within the range of 0.2 mm in diameter (indicated by a circle in the figure), whereas in Comparative Example 5, the deviation of the wafer W was not within the range of 0.2 mm in diameter. It was found that it was barely within the range of 0.5 mm in diameter (indicated by a circle in the figure), and the deviation was unevenly distributed. Further, when Example 8 and Comparative Example 5 were compared, it was found that the shift of the wafer W became smaller as the PCD of each
W ウエハ
10 基板処理システム
11 トランスファモジュール
12 プロセスモジュール
14 ロードロックモジュール
17a 搬送アーム
17b フォーク
17c パッド
18 ステージ
18a リフトピン
Claims (8)
前記複数のリフトピンは平面視において同一円周上に配置され、
前記基板支持部は上方に突出し且つ前記基板の裏面へ当接する弾性体からなる複数の当接部を有し、
前記複数のリフトピンのピッチ円直径は、前記複数のリフトピンが前記基板を上方へ持ち上げた際、前記基板が積極的に上に凸に変形して前記基板の裏面が水平に対して傾斜し、該傾斜した基板の裏面が前記複数の当接部に当接した際、前記複数の当接部へ水平に対して傾斜した方向に作用する力を発生させるように設定されることを特徴とする基板受渡機構。 A substrate delivery mechanism comprising a plurality of lift pins for lifting the substrate upward to deliver the substrate to a substrate support provided on a transfer arm;
The plurality of lift pins are arranged on the same circumference in plan view,
The substrate support portion has a plurality of contact portions made of an elastic body that protrudes upward and contacts the back surface of the substrate.
The pitch circle diameter of the plurality of lift pins is such that when the plurality of lift pins lifts the substrate upward, the substrate positively deforms upward and the back surface of the substrate is inclined with respect to the horizontal, The substrate is set so as to generate a force acting on the plurality of contact portions in a direction inclined with respect to the horizontal when the back surface of the inclined substrate contacts the plurality of contact portions. Delivery mechanism.
前記基板搬送室に配置され、且つ前記大気真空切替室及び前記基板処理室へ進退自在な基板支持部を有する搬送アームと、
前記大気真空切替室に配置され、且つ前記基板支持部へ前記基板を受け渡すために前記基板を上方へ持ち上げる複数のリフトピンとを備え、
前記複数のリフトピンは平面視において同一円周上に配置され、
前記基板支持部は上方に突出し且つ前記基板の裏面へ当接する弾性体からなる複数の当接部を有し、
前記複数のリフトピンのピッチ円直径は、前記複数のリフトピンが前記基板を上方へ持ち上げた際、前記基板が積極的に上に凸に変形して前記基板の裏面が水平に対して傾斜し、該傾斜した基板の裏面が前記複数の当接部に当接した際、前記複数の当接部へ水平に対して傾斜した方向に作用する力を発生させるように設定されることを特徴とする基板搬送装置。 In a substrate processing system comprising an atmospheric vacuum switching chamber, a substrate processing chamber, and a substrate transfer chamber interposed between the atmospheric vacuum switching chamber and the substrate processing chamber, a substrate between the substrate processing chamber and the atmospheric vacuum switching chamber A substrate transfer device for transferring
A transfer arm that is disposed in the substrate transfer chamber and has a substrate support portion that is movable back and forth to the atmospheric vacuum switching chamber and the substrate processing chamber;
A plurality of lift pins disposed in the atmospheric vacuum switching chamber and lifting the substrate upward to deliver the substrate to the substrate support;
The plurality of lift pins are arranged on the same circumference in plan view,
The substrate support portion has a plurality of contact portions made of an elastic body that protrudes upward and contacts the back surface of the substrate.
The pitch circle diameter of the plurality of lift pins is such that when the plurality of lift pins lifts the substrate upward, the substrate positively deforms upward and the back surface of the substrate is inclined with respect to the horizontal, The substrate is set so as to generate a force acting on the plurality of contact portions in a direction inclined with respect to the horizontal when the back surface of the inclined substrate contacts the plurality of contact portions. Conveying device.
前記複数のリフトピンで前記基板を上方へ持ち上げる際、前記基板の中心近傍を前記複数のリフトピンで支持して前記基板を積極的に上に凸に変形させて前記基板の裏面を水平に対して傾斜させる基板上昇ステップと、
前記複数のリフトピンで前記基板を支持したまま、前記複数のリフトピンで前記基板を下降させて前記基板を前記基板支持部に支持させる基板下降ステップとを有し、
前記複数のリフトピンは平面視において同一円周上に配置され、
前記基板支持部は上方に突出し且つ前記基板の裏面へ当接する弾性体からなる複数の当接部を有し、
前記複基板下降ステップにおいて前記傾斜した基板の裏面が前記複数の当接部に当接した際、前記複数の当接部へ水平に対して傾斜した方向に作用する力を発生させるように、前記複数のリフトピンのピッチ円直径が設定されることを特徴とする基板受渡方法。 A substrate delivery method for delivering a substrate with a plurality of lift pins to a substrate support provided on a transfer arm,
When the substrate is lifted upward by the plurality of lift pins, the vicinity of the center of the substrate is supported by the plurality of lift pins, and the substrate is positively deformed upward and the back surface of the substrate is inclined with respect to the horizontal. A substrate raising step,
A substrate lowering step of lowering the substrate with the plurality of lift pins and supporting the substrate on the substrate support portion while supporting the substrate with the plurality of lift pins;
The plurality of lift pins are arranged on the same circumference in plan view,
The substrate support portion has a plurality of contact portions made of an elastic body that protrudes upward and contacts the back surface of the substrate.
When the back surface of the inclined substrate is in contact with the plurality of contact portions in the multiple substrate lowering step, the force is applied to the plurality of contact portions in a direction inclined with respect to the horizontal. A substrate delivery method, wherein pitch circle diameters of a plurality of lift pins are set.
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